浅谈水泥搅拌桩在施工工程中的质量控制要点

邱楚强 游 锋

（中交广州航道局有限公司， 广东 广州 510000）

0 引言：

水泥搅拌桩是以水泥为固化剂，通过水泥搅拌桩机与软土拌和、硬化，来提高地基强度的软土地基处理技术。该技术处理效果显著，在工程施工中确保工程质量的前提下能缩短基础结构处理的工期，还能降低施工成本。水泥搅拌桩在软土地基处理中是经济、科学的施工技术。水泥搅拌桩处理软土地基属于隐蔽分项工程，应严格施工过程中的管理，加强对各个环节的把控才能保证施工的质量，如果被上部工程结构覆盖，出现隐患也不好补救。因此，掌握水泥搅拌桩质量控制要点是非常重要的。

1 工程概况

京杭运河杭州段航道整治工程新建护岸的护岸结构型式分为A-1.0、A-0.5和Y-1.0三种型式。表2-1为各结构型式地基处理要求。本工程基础结构处理根据不同的地质条件分别采用天然地基、抛石、水泥搅拌桩。采用水泥搅拌桩处理软土地基的施工段土质均为粘土、淤泥质粘土，桩基呈梅花形如图2.1所示。

表2 -1 各结构型式地基处理要求

图2.1 水泥搅拌桩施工

2 水泥搅拌桩施工质量控制要点

水泥搅拌桩是以水泥为固化剂，通过搅拌机械与软土强制搅拌，发生物理化学反应使水泥土硬化，来提高地基强度的软土地基处理技术。本工程水泥搅拌桩施工工艺流程为施工前准备，土方开挖、平整场地，试桩施工，桩位放样，桩机就位、调整，钻进和提升喷浆搅拌，清洗输浆管、移机。

2.1 施工前控制要点

水泥搅拌桩施工前，需要平整场地、原材料进场、配合比试验、施工放样、机械设备进场，根据现场实际情况计划进行5根水泥搅拌桩工艺性试桩施工，确定最后的水泥掺合量、水泥浆的水灰比、泵送时间、搅拌机提升速度等施工具体技术参数。

（1）平整场地

水泥搅拌桩施工前，先进行场地平整，本工程软基处理的施工区域地貌主要为鱼塘、种植地、荒地，根据测量放样所得原地面标高在3m左右，设计要求水泥搅拌桩顶标高为-1.05m（-0.55m），种植地、荒地需要先清理地表的树木、杂草等障碍物，再用挖掘机进行土方开挖及平整，平整后标高控制在2.0m左右；鱼塘清表前先将塘内水抽干净，再用挖掘机清除表层的淤泥，最后平整场地，场地平整后的标高控制在1.0m左右。

（2）原材料控制

水泥作为水泥搅拌桩最重要的原材料，进场时需要把好关。设计要求水泥搅拌桩采用P·O 4 2.5水泥，水泥采用袋装水泥，规格为50kg/袋，强度等级采用P·O 42.5，袋装水泥便于现场工作人员控制水泥用量。收料员要做好进场台账，检查水泥出厂合格证是否合格，并将水泥样品送往检测单位进行检测。存放水泥时，需要做好防潮、排水措施。

（3）配合比控制

水泥搅拌桩施工前应进行拟建基础软土的室内配比试验，验证其有效性，然后对现场最弱层的软土，选用合适的水泥及掺量。按设计确定的水灰比0.5拌制水泥浆。根据水泥土配合比设计试验报告，水泥掺入比为15%，水泥：水：土=268：134：1790.

（4）测量放样

在水泥搅拌桩施工区，采用全站仪测放出控制点和边线范围，再根据设计图纸中桩位的布置形式和间距，用白灰粉放出搅拌桩桩位中线和外边线，在外边线挖条沟，用于后续水泥搅拌桩施工时排废水或水泥浆。

（5）机械设备控制

进场时对机械设备要认真检查，包括桩机钻头直径、压力泵、电机、输浆管、水泥浆搅拌池、水泥浆储存罐大小等，，为了记录每根桩的喷浆量和钻进深度，在桩机上配备自动记录仪和打印设备，以便了解水泥搅拌桩喷浆均匀性和钻进深度。

（6）水泥掺量及浆液控制

水泥搅拌桩的水泥掺量是保证质量的重要因素，为了加强控制、方便现场施工员控制水泥用量，我们需要计算分析每根桩需要水泥的用量。

根据水泥土配合比设计报告，已知水泥：水：土=268：134：1790，水泥搅拌桩的桩径d为600mm，水灰比0.5，水泥浆比重1.8，水泥的掺量为15%，按公式3-1计算单根桩每延米平均水泥用量。

式中m-单根桩每延米平均水泥用量，单位kg；

d-水泥搅拌桩直径,单位m；

h-水泥搅拌桩桩长，单位m；

Mc-配合比中每方所需水泥用量,Mc=268,单位kg/m3；

由3-1公式计算单根桩每延米平均水泥用量

m=3.14*0.62*1/4*268=75.7kg

按公式3-2折算单根桩水泥浆用量

式中V-单根桩水泥浆用量，单位L/m；

Mw-配合比中每方所需水的用量,Mc=134,单位kg/m3；

ρ-水泥浆比重，ρ=1.8,单位kg/m3；

由3-2公式计算单根桩每延米水泥浆用量

V=3.14*0.62*1*(268+134)/（1.8*4）=63.114L/m

本工程水泥一袋50kg,水泥搅拌桩为7m和6m桩，7m桩水泥用量为530kg,考虑钻头入土到桩顶位置的喷浆量和损耗，水泥需12袋左右；6m桩水泥用量455kg,虑钻头入土到桩顶位置的喷浆量和损耗，水泥需10袋左右。

2.2 施工过程中控制要点

2.2.1 桩机调整控制

由专人指挥桩机移动就位，移机前看清桩机四周有无障碍，如有障碍及时排除。移动结束后，检查桩机的定位情况，并及时纠正。为了能够保证水泥搅拌桩的垂直度，在桩机井架的正面和侧面吊挂垂球，来控制桩机是否倾斜。

2.2.2 钻进和提升喷浆搅拌控制要点

本工程水泥搅拌桩施工采用两搅两喷的工艺。为防止喷浆口堵塞，钻头入土时，就开始喷浆，在未到达水泥搅拌桩桩顶标高时，可以降低水泥浆的浓度，但一定不能空钻不喷浆。在下钻的时候，钻进速度可由电机的电流监测表控制(一般为0.38～0.75m/min)，到达设计长度的位置时，在桩底持续搅拌喷浆不小于30s。在搅拌的过程中要保证水泥浆充足，避免出现钻头未到达桩底位置无水泥浆的现象。

提钻时，搅拌和喷浆同时进行，在钻头到达设计深度时，搅拌桩机需在桩底标高位置停留旋转30s后方能开始提钻喷浆，同时严格按设计规定的速度提升搅拌机（一般为0.3～0.5m/min）。现场管理人员或监理可以通过观察钻杆顶部在桩机机架的位置，来确定水泥搅拌桩目前的桩长，机长可以在电脑上设定钻入深度来控制桩长。通过本工程现场施工，单根桩完成所需喷浆压力不小于0.4MPa，时间不少于40分钟。

2.2.3 水泥浆质量控制

根据水泥浆搅拌水灰比0.5及水泥浆罐的容积，提前计算出水泥浆罐中最多能放多少水泥和水。在配置水泥浆时，先加入水，再加双倍的水泥用量，考虑到方便施工人员控制水泥浆的质量，在搅拌池中做好刻度标记，以25升水为单位标记出水位刻度。为了更好的控制施工过程中水泥浆的质量，在水泥浆罐旁边配备泥浆比重计，取水泥浆样品时不能在搅拌池中取样，在水泥浆罐中取。因为搅拌池中的水泥浆未搅拌均匀，影响试验结果。如图2.1所示。

图2.1 检测水泥浆比重

为了保证单根桩在钻进和提钻过程中，水泥浆一定要充足、输浆连续，可以在水泥浆罐的罐壁上做好单根桩需要用水泥浆的刻度标记，这样也方便施工人员把控水泥浆的用量。

2.2.4 清洗输浆管、移机

清洗时，向输浆管中注入适量清水，开启泥浆泵，将输浆管中的残存水泥浆清洗干净，以防下次施工时输浆管堵塞，导致爆管；将粘附在搅拌头上的水泥土清洗干净，防止影响钻进速度。移机时，要控制好桩机的垂直度及桩位的偏差，一定要控制好钻头和桩位放样点在一条线上，然后才能入土开钻施工。

3 质量检验

为了保证水泥搅拌桩施工后满足设计要求，达到软土地基硬化的效果，需要对施工后的水泥搅拌桩进行质量检测，本工程采用地基承载力试验和钻芯取样来检测水泥搅拌桩。

3.1 地基承载力试验

水泥搅拌桩处理后的地基主要承担竖向荷载，为了检测处理后的地基满足表4-1设计要求，本工程在水泥搅拌桩施工完成28天后委托第三方检测单位进行地基承载力试验，检测频率为总桩数的0.75%，不少于3处。

表4 -1 水泥搅拌桩设计要求

3.2 钻芯取样试验

为了检测水泥搅拌桩在施工过程中水泥和土的拌和程度、桩身的强度及桩长，在沉桩28天后，委托有资质的检测单位对搅拌桩进行钻芯取样，取样时不能在桩心位置，一般在距桩径1/4处垂直取样，观察桩的完整性和均匀性。取芯样进行打磨处理，做28天无侧限抗压强度来检测水泥土的强度。水泥搅拌桩钻芯取样的检测数量为施工总根数的0.75%，具体的设计要求见表4-1。

4 结束语

本文通过简述京杭运河浙江段四改三工程水泥搅拌桩施工工艺，阐明水泥搅拌桩施工质量控制要点，通过对质量控制要点的管控，保证水泥搅拌桩施工质量，希望对后续类似工程施工起到借鉴作用。